基于蚯蚓仿生海底横向勘测仪器研发与试验研究

作     者：寇海磊 陈玉静 王永康 陆佳清 安兆暾 

作者机构：中国海洋大学工程学院 

出 版 物：《海洋工程》 (The Ocean Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0816[工学-测绘科学与技术] 

基　　金：山东省重点研发计划资助项目(2023ZLGX04) 

主　　题：海底采矿 仿生蚯蚓 横向勘测仪器 静力触探探头 

摘      要：传统岩土性质调查为点式竖向勘察，不适用于海底采矿过程中面积广、土层浅的海底勘察技术需求。受蚯蚓蠕动行进方式的启发，研发了一种搭载静力触探探头的仿生蚯蚓横向勘测仪器。该仪器总长度1.56 m，主体外径75.0 mm，总重量17.0 kg，主要由勘测装置、仿生驱动装置、数据采集装置三部分组成。勘测装置主要由静力触探探头构成，可测量行进过程中探头锥尖阻力与超孔隙水压力；仿生驱动装置可以驱动仪器在土壤中横向行进；数据采集装置可实时记录、储存行进过程中测得的数据。通过室内水槽试验，对该仪器在海洋黏土中横向行进的可行性进行了验证。结果表明，当土体不排水抗剪强度Su为0.6、1.25、1.75 kPa时，该仪器可在土中正常行进，仪器横向行进1.0 m时所需时间分别为40、60、110 min。当土体不排水抗剪强度Su由0.6 kPa增长到1.25、1.75 kPa时，该仪器测得的锥尖阻力分别增长至2.24倍和3.97倍，相应的超孔隙水压力增长至1.26倍和2.0倍。